KR100332324B1 - Rocket launching system employing thermal-acoustic detection for rocket ignition - Google Patents
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Abstract
포(30)으로부터 로켓을 발사시키기 위해 소형 로켓(10)과 더불어 사용되는 점화 장치(12, 13, 14, 18)을 이용하는 로켓 발사 시스템(40)이 제공된다. 이 로켓에는 포를 발사하는데 사용되는 뇌관 차지(35)의 압력 펄스 및 섬광을 검출하는 음향 (압력) 센서 및 광학 (열) 센서가 장착된다. 이 센서들에 의한 압력 펄스 및 섬광의 동시 검출은 로켓 모터(16)을 점화하는 점화기(18)을 구동하는 전자 점화 회로(12) 내의 전자 회로를 완성하는데 사용되는 출력 신호를 발생시킨다.A rocket launch system 40 is provided that uses an ignition device 12, 13, 14, 18 that is used in conjunction with a small rocket 10 to launch a rocket from artillery 30. The rocket is equipped with an acoustic (pressure) sensor and an optical (thermal) sensor for detecting pressure pulses and flashes of the primer charge 35 used to fire the artillery. Simultaneous detection of pressure pulses and flashes by these sensors generates an output signal that is used to complete the electronic circuit in the electronic ignition circuit 12 that drives the igniter 18 that ignites the rocket motor 16.
Description
안전한 무장 및 전기적 점화 제어 회로에 대한 선호 등을 포함한 많은 실제적인 이유로 인해, 소형 로켓에 대해 전기적 점화를 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 군대의 포병은 격발 뇌관을 격발시키는 기계적 격발핀을 구동하는 당김줄을 잡아당겨 유탄포를 발사한다. 전형적으로 로켓을 전기적으로 점화시키는데 쓰이는 포의 후미 메카니즘을 통한 배선 구조는 실용적이지 않다.For many practical reasons, including safe arming and preference for electrical ignition control circuits, it is desirable to use electrical ignition for small rockets. However, the artillery of the army fires a grenade by pulling a pull cord that drives a mechanical trigger pin that triggers a trigger detonator. Typically the wiring structure through the tailing mechanism of the gun used to electrically ignite the rocket is not practical.
현재, 포병은 목표물을 찾아내어 전방 감시병을 이용하여 피해를 산정한다. 전방 감시병이란, 잠재 목표물을 관찰하기 위해 적진에 배치되는 군인 또는 소규모의 팀을 말한다. 무선을 이용하여, 전방 감시병은 잠재 목표물을 보고하고 아군의 포병 발사 지휘 본부에 목표물의 좌표를 매핑한다. 전방 감시병을 이용하는 경우, 대원들이 대단히 높은 위험에 처한다는 것과 중요한 지역에 전방 감시병을 시기적절하게 배치하는 것이 어렵다는 불리한 점이 있다.Currently, artillery finds targets and uses forward guards to assess damage. Forward guards are soldiers or small teams deployed to enemy lines to observe potential targets. Using radio, the forward guard reports potential targets and maps target coordinates to friendly artillery firing command centers. The use of forward guards has the disadvantages that crews are at very high risk and it is difficult to timely deploy them in critical areas.
다른 방법으로, 포병이 포격할 목표물을 관측하기 위해 유인 항공기나 무인 정찰기를 이용할 수 있다. 항공기나 무인 정찰기의 단점은, 이들이 포병 대원에 의해 제어되지 않는다는 것이며 포병의 작전이 필요할 때 항상 이용할 수 있는 것이 아니라는 것이다. 또한, 항공기나 무인 정찰기는, 소음이 많고, 대개 저공 비행하며, 적군에게 발각되기 쉽다. 적진으로의 항공기 투입은, 조종사 뿐만 아니라 다른 탑승원도 대단히 높은 위험에 노출시키게 된다. 또한, 항공기나 무인 정찰기는 운영하기에 비교적 비싸다.Alternatively, manned aircraft or unmanned reconnaissance aircraft can be used to observe targets that artillery fires. Disadvantages of aircraft or unmanned reconnaissance aircraft are that they are not controlled by artillery personnel and are not always available when artillery operations are required. In addition, aircraft and unmanned reconnaissance aircraft are noisy, usually fly low and are likely to be caught by enemy forces. Aircraft entry into enemy lines exposes the pilot and other crews to a very high risk. In addition, aircraft or unmanned reconnaissance aircraft are relatively expensive to operate.
본 발명의 양수인은 예를 들어, 전장(battlefield)을 관측하는데 사용될 수 있는 광학 센서가 탑재된 무인 로켓의 형태의 포탄(artillery round)을 개발하였다. 이 포탄은 통상적인 개인 군장의 일부로서 포병 대원이 휴대할 수 있도록 설계되었다. 따라서, 이 포탄은 언제라도 포병 대원이 이용할 수 있다. 이 포탄은 작고, 소음이 없으며, 적진의 목표물 영역을 활공하는 무인 비행체이며, 잘 들리지도 않으며 또한 잘 보이지도 않는다. 이 포탄은 항공기나 대형 엔진-추진형의 무형 정찰기에 비교해 매우 저렴하며, 대원을 위험에 노출시키지도 않는다.The assignee of the present invention has developed an artillery round, for example in the form of an unmanned rocket equipped with an optical sensor that can be used to observe a battlefield. The shell was designed to be carried by artillery crews as part of a normal personal commander. Therefore, this shell can be used by artillery personnel at any time. The shell is small, noiseless, unmanned aerial vehicle gliding the enemy's target area, hardly audible and invisible. The shell is much cheaper than an aircraft or large engine-propelled invisible reconnaissance aircraft, and it does not expose the crew to danger.
그러나, 현장에 배치된 장비들로부터 이용할 수 있는 포탄(또는 무인 로켓)을 발사하기 위한 간단한 수단이 필요하다. 본 발명은 이러한 필요성을 만족시키고자 한다. 따라서, 본 발명의 목적은 포(gun)나 유탄포(howitzer)로부터 로켓을 발사하는데 사용될 수 있는 열-음향 로켓 점화 시스템을 이용하는 로켓 발사 시스템을 제공하는 것이다.However, there is a need for simple means to launch shells (or unmanned rockets) that can be used from on-site equipment. The present invention seeks to satisfy this need. It is therefore an object of the present invention to provide a rocket launch system utilizing a thermo-acoustic rocket ignition system that can be used to launch a rocket from a gun or a howitzer.
<발명의 요약>Summary of the Invention
상기 및 다른 목적들을 만족시키기 위해, 본 발명은 예를 들어, 유탄포나 함포와 같은 포(gun)로부터 로켓을 발사하기 위해 소형 로켓에 사용되는 점화 장치를 이용하는 로켓 발사 시스템을 제공하는 것이다. 포를 발사하는데 사용되는 뇌관 차지(primer charge)의 압력 펄스와 섬광을 검출하는 음향(압력) 및 광학(열) 센서가 로켓에 장착되어 있다. 센서에 의한 압력 펄스와 섬광의 동시 검출은, 로켓 모터를 점화하는 점화기를 구동하는 전자 점화 회로 내의 전기 회로를 완성하는데 사용되는 출력 신호를 발생시킨다. 본 발명에 따르면, 전기 도전체를 로켓으로부터 그 외부 점화 회로로 배선하기 위해 포의 후미부를 변경할 필요없이 보통의 방식으로 로켓을 발사하기 위해 포가 점화된다. 따라서, 본 발명은 유탄포나 포로부터 로켓을 발사하기 위한 실용적인 수단을 제공한다.In order to satisfy the above and other objects, the present invention provides a rocket launch system using an ignition device used in a small rocket to launch a rocket from a gun such as a grenade or a gun, for example. The rockets are equipped with acoustic (pressure) and optical (thermal) sensors that detect pressure pulses and flashes of primer charge used to fire artillery. Simultaneous detection of pressure pulses and flashes by the sensor generates an output signal that is used to complete the electrical circuit in the electronic ignition circuit that drives the igniter to ignite the rocket motor. According to the present invention, the artillery is ignited to launch the rocket in the normal manner without having to change the tail of the artillery to route the electrical conductor from the rocket to its external ignition circuit. Thus, the present invention provides a practical means for launching a rocket from a grenade or artillery.
로켓은 광학 센서 및 압력(충격) 센서를 사용하여 유탄포나 포로부터 안전하게 발사될 수 있다. 로켓에는 뇌관 차지(primer charge)와 관련된 압력 펄스 및 열적 섬광을 검출하는 온-보드 압력 센서 및 광학 센서가 장착된다. 동작시, 로켓은 포의 발사 챔버 내에 적재된다. 포의 후미는 폐쇄되고, 뇌관 차지는 자동으로 점화된다. 음향 센서 및 광학 센서는 뇌관의 점화를 동시에 검출하고, 로켓 내의 전기 회로는, 로켓 모터를 전기적으로 점화하여 로켓을 발사시키도록 구동된다.The rocket can be safely launched from grenade or artillery using optical sensors and pressure (shock) sensors. The rocket is equipped with an on-board pressure sensor and an optical sensor that detect pressure pulses and thermal flashes associated with primer charge. In operation, the rocket is loaded into the firing chamber of the artillery. The tail of the gun is closed and the primer charge is automatically ignited. The acoustic sensor and the optical sensor simultaneously detect the ignition of the primer, and the electrical circuit in the rocket is driven to electrically ignite the rocket motor to launch the rocket.
따라서, 본 발명은 유탄포 및 포-발사 로켓을 위한 실용적인 점화 메카니즘을 제공한다. 본 발명은 무인 로켓이 다른 유탄포와 같이 정확히 발사될 수 있도록 해주기 때문에, 상당한 실용성이 있다.Accordingly, the present invention provides a practical ignition mechanism for grenade and artillery rockets. The present invention is quite practical because it allows an unmanned rocket to be fired exactly like any other grenade.
본 발명은 일반적으로 로켓 점화 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 포(gun)나 유탄포(howitzer)로부터 로켓을 발사하기 위해 열-음향 로켓 점화 시스템을 이용하는 로켓 발사 시스템에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to rocket ignition systems, and more particularly to rocket launch systems that employ thermo-acoustic rocket ignition systems to launch rockets from guns or howitzers.
도 1은 유탄포나 포로부터 발사될 수 있는 본 발명의 원리에 따른 포 발사물을 도시하는 도면.1 shows an artillery projectile in accordance with the principles of the present invention that may be fired from a grenade or artillery;
도 2는 본 발명의 원리에 따른 로켓 발사 시스템을 도시하는 도면.2 illustrates a rocket launch system in accordance with the principles of the present invention.
도 1은 (도 2의) 유탄포(30) 또는 포(30)로부터 발사되는 본 발명의 원리에 따른 포 발사물(10)을 도시한다. 포 발사물(10)과 포(30)의 조합은 본 발명의 원리에 따른 로켓 발사 시스템(40)을 도시한다.1 shows an artillery projectile 10 in accordance with the principles of the present invention fired from a grenade 30 or artillery 30 (of FIG. 2). The combination of artillery 10 and artillery 30 illustrates a rocket launch system 40 in accordance with the principles of the present invention.
포 발사물(10)은 전자 점화 회로(12), 광학 센서(13), 음향 센서(14), 무연 로켓 모터(smokeless rocket motor)(16), 카메라(17), 및 GPS 유도 시스템(19)을 포함하는 하우징(11)을 포함한다. 복수개의 접식 날개(folding wings)(15), 즉 선미 꼬리부 표면(aft tail surfaces)(15)는 포 발사물(10)의 선미 부분에 배치된다. 복수개의 접식 날개(folding wings)(15), 즉 선미 꼬리부 표면(aft tail surfaces)(15)은 포 발사물(10)의 공기역학적 유도를 제공한다. 복수개의 핀 프로젝션(fin projection)(15a)이 포 발사물(10)의 전면부 주변에 배치되어 포(30) 내에 안전하게 장전되는데 도움을 준다. 주변 가이드 링(15b)은 선미 꼬리부 표면(15)의 폭과 실질적으로 동일하다. 가이드 링(15b) 및 핀 프로젝션(15a)은, 발사물(10)을 포(30)의 구경(bore)(32) 중심에 위치시키는데 사용된다.The artillery 10 includes an electronic ignition circuit 12, an optical sensor 13, an acoustic sensor 14, a smokeless rocket motor 16, a camera 17, and a GPS guidance system 19. It includes a housing (11) comprising a. A plurality of folding wings 15, ie aft tail surfaces 15, are disposed at the stern portion of the artillery project 10. A plurality of folding wings 15, ie aft tail surfaces 15, provide aerodynamic guidance of the artillery projectile 10. A plurality of fin projections 15a are disposed around the front portion of the artillery 10 to help securely load in the artillery 30. The peripheral guide ring 15b is substantially the same as the width of the stern tail surface 15. Guide ring 15b and pin projection 15a are used to position projectile 10 in the center of bore 32 of gun 30.
본 발명에서 채택한 로켓 모터(rocket motor)(16) 및 그 전자 점화 회로(12) 및 센서(13 및 14)를 제외한 기본적인 포 발사물(10)은, 본 발명의 양수인에게 양도되고 1996년 7월 23일자로 특허된 제목 '다각도 포격 피해 산정 시스템(All Aspect Bomb Damage Assessment System')의 U.S 제5,537,909호에 공개되어 있다. 본 특허에 공개된 기본적인 포 발사물(10)은 본 발명에서와 같이 동력으로 구동되지 않는 활공형(glider)이며, 공대지 무기가 운반하는 촬상 시스템을 포함하며, 포격 이전에 발사되어 목표물 지역에 대한 지형을 제공한다.The basic artillery projectile 10, except for the rocket motor 16, its electronic ignition circuit 12, and the sensors 13 and 14 employed in the present invention, is handed over to the assignee of the present invention in July 1996. Published in US Pat. No. 5,537,909 in the patent titled All Aspect Bomb Damage Assessment System dated 23. The basic artillery projectile 10 disclosed in this patent is a glider that is not powered as in the present invention and includes an imaging system carried by air to ground weapons, which is fired prior to bombardment to the target area. Provide terrain.
본 포 발사물(10)에서, 광학 센서(13)와 음향 센서(14)는 전자 점화 회로(12)에 결합된다. 전자 점화 회로(12)는 무연 로켓 모터(16)를 점화하는 데 사용되는 점화기(18)에 결합된다. 광학 센서(13)는 포(30)로부터 포 발사물(10)을 발사하는 데 사용되는 뇌관 차지(primer charge)로부터의 섬광 및 압력 펄스의 사실상 동시적인 발생을 검출하는 데 사용되며, 이에 대해서는 도 2를 참조하여 보다 상세히 논하겠다.In the main projectile 10, the optical sensor 13 and the acoustic sensor 14 are coupled to the electronic ignition circuit 12. Electronic ignition circuit 12 is coupled to igniter 18 used to ignite lead-free rocket motor 16. The optical sensor 13 is used to detect the substantially simultaneous occurrence of flashes and pressure pulses from the primer charge used to launch the artillery 10 from the artillery 30. This will be discussed in more detail with reference to section 2.
포 발사물(10)은 자율적이고 소모성의 비행 센서로서 동작하는 소모성 촬상 장치이다. 포 발사물(10)은 155 밀리 직경의 포탄으로서 패키징된 접식 날개(15)를 구비한 소형 활공형이다. 포 발사물(10)은 대포(30) 또는 포(30)(도 2)로부터 발사되어 로켓-추진 궤도를 따라서 무연 로켓 모터(16)에 의해 추진된다. 로켓 모터(16)가 다 타고 포 발사물(10)이 최고점에 도달하면, 비행 중인 발사물(10)은 그 날개(15)를 펴서 목표 지역으로 활공한다. 일단 목표 지역 상공에 이르면, 포 발사물(10)은 카메라(17)를 작동시켜서 전투 피해 평가 또는 공습 예비 정찰을 위하여 목표 지역의 영상을 전송한다.The artillery projectile 10 is a consumable imaging device that operates as an autonomous and consumable flight sensor. The artillery projectile 10 is a miniature glide with foldable wings 15 packaged as 155 millimeter diameter shells. Artillery projectile 10 is fired from cannon 30 or artillery 30 (FIG. 2) and is propelled by smokeless rocket motor 16 along a rocket-propelled orbit. When the rocket motor 16 runs out and the artillery projectile 10 reaches its peak, the projectile 10 in flight unfolds its wings 15 and glides into the target area. Once over the target area, artillery projectile 10 activates the camera 17 to transmit an image of the target area for combat damage assessment or air reconnaissance reconnaissance.
포 발사물(10)에 구비된 소모성 전투 피해 산정 센서는 길이는 약 50 센티(20 인치)이고, 중량은 약 3.6 킬로그램(8 파운드)이며, 초속 50 미터의 공중 속도를 갖고, GPS를 이용하여 항행한다. 포 발사물(10)은 엔진이 없고, 연료도 없고, 유지 보수가 필요없고, 비행사도 없고, 비용도 비교적 적게 된다.Consumable combat damage estimation sensor included in artillery projectile 10 is about 50 centimeters (20 inches) in length, weighs about 3.6 kilograms (8 pounds), has an air velocity of 50 meters per second, To navigate. The artillery 10 has no engine, no fuel, no maintenance, no aviation, and relatively low cost.
본 포 발사물(10)은 미국 특허 제5,537,909호에 개시된 기술을 발전시켜서 도 2에 도시된 것과 같은 유탄포-추진 발사물(10)을 제공한다. 구체적으로, 도 2는 도 1에 도시된 발사물(10)을 발사하기 위한 본 발명의 원리에 따른 로켓 발사 시스템(40)을 도시하고 있다. 포(30)는 종래의 것으로서, 포미(breech, 33)에서 종단하는 포강(internal bore, 32)를 가진 포신(gun tube, 31)을 갖는다. 포신(31)의 포강(32)에는 랜드들과 그루브들(38, 39)이 있다. 포신(31)의 후미에는 포미 블럭(34)이 배치되어 있다. 포미 블럭(34)을 관통하여 포미(33)에 이르는 스루홀(36)의 단부에는 격발 뇌관(35)이 배치되어 있다.The artillery projectile 10 develops the technique disclosed in US Pat. No. 5,537,909 to provide a grenade-propelled projectile 10 as shown in FIG. Specifically, FIG. 2 shows a rocket launch system 40 according to the principles of the present invention for launching the projectile 10 shown in FIG. 1. The gun 30 is conventional and has a gun tube 31 with an internal bore 32 terminating in a breech 33. In the shell 32 of the barrel 31 are lands and grooves 38, 39. At the rear of the barrel 31, a foam block 34 is disposed. A trigger primer 35 is disposed at an end portion of the through hole 36 that penetrates the pomi block 34 and reaches the pony 33.
포 발사물(10)은 종래의 포 추진제 대신에 무연 로켓 모터(16)를 사용하여 발사된다. 무연 로켓 모터(16)로부터 얻어지는 로켓 추진은 발사 가속을 전형적인 포에서의 약 25,000 g's으로부터 30 g's로 저감시킨다. 무연 로켓 모터(16)를 사용할 경우 경식(gun-hardened)으로 하지 않아도 되는 저가의 상업 부품들을 발사물(10)에 사용할 수 있게 된다. 결과적으로, 발사물(10)의 비용은 비교적 적게 들고 따라서 소모품화할 수 있다. 복원 또는 유지 보수가 필요치 않아서, 운영 비용이 더욱 절약되다.The artillery projectile 10 is fired using the lead-free rocket motor 16 instead of the conventional artillery propellant. Rocket propulsion obtained from the smokeless rocket motor 16 reduces launch acceleration from about 25,000 g's to 30 g's in a typical artillery. The use of lead-free rocket motors 16 enables the use of low cost commercial components for the projectile 10 that do not have to be hardened. As a result, the cost of the projectile 10 is relatively low and thus can be consumable. There is no need for restoration or maintenance, further reducing operating costs.
포 발사물(10)을 발사하기 위하여, 포 조작자는 격납 보호 장치(storage canister)(도시되지 않음)를 개방하여 포 발사물(10)을 제거한다. 파이어-인에이블 안전 스위치(23)가 작동된다. 포 발사물(10)이 포미(gun breech)(33) 안으로 장전된다. 랜드들(38)과 그루브들(39) 상에 가이드 링이 설치된다. 포 발사물(10)은 로켓 추진되기 때문에 전방 포미 밀폐(가스 밀폐)가 필요치 않다. 세이프/암 회로(22)가 작동되고 방아끈(도시되지 않음)을 당김으로써 보호 후미 콘(protective tail cone, 21)이 제거된다.To launch the artillery projectile 10, the artillery operator opens a storage canister (not shown) to remove the artillery projectile 10. The fire-enable safety switch 23 is activated. The artillery 10 is loaded into a gun breech 33. Guide rings are installed on the lands 38 and the grooves 39. The artillery projectile 10 is rocket propelled and therefore does not require forward pony closure (gas seal). The protective tail cone 21 is removed by activating the safe / arm circuit 22 and pulling a lanyard (not shown).
포미 블럭(breech block)(34)이 닫힌다. 포(30)가 들어 올려지고 선회된다. 방아끈을 당겨서 종래의 격발 뇌관(35)을 폭발시킴으로써 발사가 개시된다. 포 발사물(10) 상의 광센서 및 압력 센서(13, 14)는 뇌관(35)으로부터의 동시적인 압력 펄스 및 섬광을 검출한다. 발사 회로(firing circuit, 12)에 내장된 논리 회로가 로켓 점화 절차를 개시한다. 약 1 초 이내에 로켓 모터(16)가 전기적으로 파이어된다. 포 발사물(10)이 GPS 좌표계에 의해 결정된 목표 지역 상공에 이르면, 카메라(17)에 의해 발생된 영상을 전송한다.The breech block 34 is closed. The gun 30 is lifted and pivoted. Shooting is initiated by pulling the lanyard to explode the conventional trigger primer 35. Light sensors and pressure sensors 13, 14 on artillery projectile 10 detect simultaneous pressure pulses and flashes from the primer 35. Logic circuitry embedded in the firing circuit 12 initiates the rocket ignition procedure. Within about 1 second, the rocket motor 16 is electrically fired. When the artillery projected 10 reaches the target area determined by the GPS coordinate system, the image generated by the camera 17 is transmitted.
이상, 포 또는 유탄포로부터 로켓을 발사하는 데 사용될 수 있는 열-음향 로켓 점화 시스템을 채용한 로켓 발사 시스템에 대하여 개시하였다. 상술한 실시예는 본 발명의 원리의 적용예들인 다수의 특정 실시예들 중 일부를 예시적으로 보인 것일 뿐이다. 당업자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서 다수의 다른 구성들을 용이하게 고안할 수 있을 것임이 분명하다.The foregoing has described a rocket launch system employing a thermo-acoustic rocket ignition system that can be used to launch a rocket from artillery or grenade. The foregoing embodiments merely illustrate some of the many specific embodiments that are applications of the principles of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that many other configurations can be readily devised without departing from the scope of the present invention.
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